STRIGOLACTONES: SINH TỔNG HỢP VÀ SỰ TĂNG CƯỜNG THU HÚT DƯỠNG CHẤT CỦA CÂY TRỒNG
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
Strigolactones (SLs) were identified from extraction and isolation of root exudates as stimulant for seed germination of plant root parasite weeds in the family of Orobanchaceae such as Striga spp., Orobanche spp., Phelipanche spp., Alectra spp. Recently, SLs have been classified as a new plant growth regulator group which has a typical function in inhibiting plant branching. SLs have been also considered as beneficial factor in plant metabolism, rhizosphere signal, plant growth and development. SLs have some basic characteristics as following: (1) on biological aspect, SLs have three main functions: stimulate seed germination of plant root parasite weeds, promote hyphal branching of arbuscular mycorrhizal fungi symbiosis and inhibit plant branching; (2) SLs are synthesized from carotenoids; (3) plants regulate their SLs production and exudation depending upon variation in surrounding environment; (4) plants grow in poor nutrient condition tend to increase SLs production in order to inhibit branching and enhance mycorrhizal symbiosis; (5) plant root parasite weeds recognize their host roots due to host root exudates that attract mycorrhizal symbiotic fungi.
Tóm tắt
Strigolactones (SLs) được phát hiện ra từ việc ly trích và phân lập hợp chất tiết ra từ rễ của thực vật như là chất kích thích sự nảy mầm của những cỏ dại ký sinh rễ thuộc họ Orobanchaceae như Striga spp.,Orobanche spp., Phelipanche spp., Alectra spp..Gần đây,SLs được xem là một nhóm chất điều hòa sinh trưởng thực vật mới với vai trò nổi bật là ức chế sự phân nhánh.SLs còn được cho là nhân tố có lợi cho sự biến dưỡng của thực vật, tín hiệu vùng rễ và sự sinh trưởng, phát triển của thực vật. SLs có các đặc tính cơ bản như sau: (1) về mặt sinh học, SLs có 3 chức năng chính: kích thích sự nảy mầm của hạt ở những cỏ dại ký sinh trên rễ thực vật, kích thích sự phân nhánh sợi nấm ở các loài nấm cộng sinh trên rễ thực vật và ức chế sự phân nhánh của thực vật;(2)SLs được tổng hợp từ carotenoids;(3)thực vật điều hòa sự sản xuất và tiết SLs tùy thuộc vào sự thay đổi của môi trường sống;(4)thực vật sinh trưởng trong điều kiện nghèo dưỡng chất có khuynh hướng gia tăng sự tạo ra SLs đểngăn cản sự phân nhánh và thúc đẩy sự cộng sinh của nấm ở vùng rễ; (5) cỏ dại ký sinh ở rễ thực vật nhận dạng nhờ vào tín hiệu mà cây chủ tiết ra để hấp dẫn các nấm cộng sinh rễ.
Article Details
Tài liệu tham khảo
Akiyama K., Matsuzaki K., Hayashi H., 2005. Plant sesquiterpenes induce hyphal branching in arbuscular mycorrhizal fungi. Nature 435: 824-827.
Besserer A., Bécard G., Jauneau A., Roux C., and Séjalon-Delmas N., 2008. GR24, a synthetic analog of strigolactones, stimulates the mitosis and growth of the arbuscular mycorrhizal fungus Gigaspora roseaby boosting its energy metabolism. Plant Physiology 148: 402-413.
Bouwmeester H. J., Matusova R., Zhongkui S., Beale M. H., 2003. Secondary metabolite signalling in host-parasitic plant interactions. Current Opinion in Plant Biology 6: 358-364.
Brewer P. B., Koltai H., and Beveridge C. A., 2013. Diverse roles of strigolactones in plant development. Molecular Plant 6: 18-28.
Cook C. E., Whichard L. P., Turner B., Wall M. E. and Egley G. H., 1966. Germination stimulant of witchweed (S. lutea Lour): isolation and properties of a potential stimulant. Science: 1189-1190.
Fernandez-Aparicio M., Yoneyama K., and Rubiales D., 2011. The role of strigolactones in host specificity of Orobanche and Phelipancheseed germination. Seed Science Research 21: 55-61.
Foo E., Yoneyama K., Hugill C. J., Quittenden L. J., and Reid J. B., 2013. Strigolactones and the regulation of pea symbioses in response to nitrate and phosphate deficiency. Molecular Plant 6: 76-87.
Gomez-Roldan V., Fermas S., Brewer P. B., Puech-Page V., Dun E. A., Pillot J. P., Letisse F., Matusova R., Danoun S., Portais J. C., Bouwmeester H., Becard G., Beveridge C. A., Rameau C., and Rochange S. F., 2008. Strigolactone inhibition of shoot branching. Nature 455: 189-194.
Jiang L., Liu X, Xiong G., Liu H., Chen F., Wang L., Meng X., Liu G., Yu H., Yuan Y., Yi W., Zhao L., Ma H., He Y., Wu Z., Melcher K., Qian Q., Xu H. E., Wang Y., and Li J., 2013. DWARF 53 acts as a repressor of strigolactone signalling in rice. Nature 504: 401-405.
Kohlen W., Charnikhova T., Liu Q., Bours R., Domagalska M.A., Beguerie S., Verstappen F., Leyser O., Bouwmeester H., and Ruyter-Spira C., 2011. Strigolactones are transported through the xylem and play a key role in shoot architectural response to phosphate deficiency in nonarbuscular mycorrhizal host Arabidopsis. Plant Physiolology 155: 974-987.
Koltai H., 2013. Strigolactones activate different hormonal pathways for regulation of root development in response to phosphate growth conditions. Annals of Botany 112: 409-415.
Koltai H., 2014. Review: Implication of non-specific strigolactones signaling in the rhizosphere. Plant Science 225: 9-14.
López-Ráez J. A., Charnikhova T., Gómez-Roldán V., Matusova R., Kohlen W., De Vos R., Verstappen F., Puech-Pages V., Bécard G., Mulder P., and Bouwmeester H., 2008. Tomato strigolactones are derived from carotenoids and their biosynthesis is promoted by phosphate starvation. New Phytologist: 178: 863-874.
Marzec M., Muszynska A., and Gruszka D., 2013. The role of strigolactones in nutrient-stress responses in plants. International Journal of Molecular Science 14: 9286-9304.
Matusova R., Rani K., Verstappen F. W., Franssen M. C., Beale M. H., Bouwmeester H. J., 2005. The strigolactone germination stimulants of the plant parasitic Strigaand Orobanchespp. are derived from the carotenoid pathway. Plant Physiology 139: 920-934.
Mayzlish-Gati E., De-Cuyper C., Goormachtig S., Beeckman T., Vuylsteke M., Brewer P. B., Beveridge C. A., Yermiyahu U., Kaplan Y., Enzer Y., Wininger S., Resnick N., Cohen M., Kapulnik Y., and Koltai H., 2012. Strigolactones are involved in root response to low phosphate conditions in Arabidopsis. Plant Physiology 160: 1329-1341.
Paszkowski U., Kroken S., Roux C., Briggs S. P., 2002. Rice phosphate transporters include an evolutionarily divergent gene specifically activated in arbuscular mycorrhizal symbiosis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99: 13324-13329.
Pickett J. A., Hamilton M. L., Hooper A. M., Khan Z. R., Midega C. A. O., 2010. Companion cropping to manage parasitic plants. Annual Review of Phytopathology 48: 161-177.
Siame B. A., Weerasuriya Y., Wood K., Ejeta G., and Butler L. G., 1993. Isolation of strigol, a germination stimulant for Striga asiatica from host plants. Journal of Agriculture and Food Chemistry 41: 1486-1491.
Spallek T., Mutuku M., and Shirasu K., 2013. The genus of Striga: a witch profile. Molecular Plant Pathology 14: 861-869.
Umehara M., 2011. Strigolactone, a key regulator of nutrient allocation in plants. Plant Biotechnology 28: 429-437.
Umehara M., Hanada A., Yoshida S., Akiyama K., Arite T., Takeda-Kamiya N., Magome H., Kamiya Y., Shirasu K., Yoneyama K., Kyozuka J., Yamaguchi S., 2008. Inhibition of shoot branching by new terpenoid plant hormones. Nature 455: 195-200.
Umehara M., Hanada A., Magome H., Takeda K. N., Yamaguchi S., 2010. Contribution of strigolactones to the inhibition of tiller bud outgrowth under phosphate deficiency in rice. Plant Cell Physiology 51: 1118-1126.
Xie X. N., Yoneyama K., and Yoneyama K., 2010. The strigolactone story. Annual Review of Phytopathology 48: 93-117.
Yadav V., Kumar M., Deep D. K., Kumar H., Sharma R., Tripathi T., Tuteja N., Saxena A. K., and Johri A. K., 2010. A phosphate transporter from the root endophytic fungus Piriformospora indica plays a role in phosphate transport to the host plant. Journal of Biological Chemistry 285: 26532-26544.
Yang S. Y., Grønlund M., Jakobsen I., Grotemeyer M. S., Rentsch D., Miyao A., Hirochika H., Kumar C. S., Sundaresan V., Salamin N., Catausan S., Mattes N., Heuer S., and Paszkowski U., 2012. Nonredundant regulation of rice arbuscular mycorrhizal symbiosis by two members of the PHOSPHATE TRANSPORTER1 gene family. Plant Cell 24: 4236-4251.
Zwanenburg B. and Pospíšil T., 2013. Structure and activity of strigolactones: new plant hormones with a rich future. Molecular Plant 6: 38-62.